マイクロ波技術 - マイクロ波高周波PCBアンテナ技術のチュートリアルと研究動向

マイクロ波 High-frequency PCB アンテナs and high frequency microwave antenna arrays are the "eyes and ears" of all wireless systems. According to the IEEE Standard (145-1983), アンテナは、単に「電波を送受信するための装置」と定義することができる. アンテナは、送信機と空き空間との間、または媒体と受信機との間の変換器として機能する. 広義に, アンテナは3つのカテゴリーに分けることができます, すなわち等方性, 全方位・方向. 等方性アンテナは、あらゆる方向に単位利得の仮説的概念です. これは、実際のアンテナ素子が測定されるベンチマークとして機能します. An omnidirectional antenna is the closest implementation of an isotropic antenna with a nearly constant gain in a reference plane (azimuth or elevation) and is widely used in broadcast applications. 指向性アンテナ, with their high directional gain and narrow radiation pattern (beam), are desirable for applications such as radio detection and ranging (radar) and point-to-point communications.

1830年に、マイケルFaradayは電気と磁場の結合を研究するために彼の実験の一部としてリングアンテナを導入しました。その後、ハインリッヒヘルツは電磁波と設計されたダイポールアンテナを発見しました。1901年に、Guglielmo Marconiは、複数の垂直の直接接地線を使っている大西洋上でメッセージを送りました。これはマイクロ波アンテナアレイの最初の使用である。マクスウェルは、オーム理論に関する論文の最初のコレクションを書きました。Maxwellによれば、いかなる加速電荷も放射するので、アンテナは、時変電流の流れを制御するEMデバイスとして定義することができる。これにより電磁放射が生じる。

の構造 マイクロ波高周波 アンテナは3つの部品を持つことができる, すなわち, 電磁発電機, 誘導構造と遷移領域. The results of finite element method (FEM) simulation of horn antenna show the RF energy flow in the corresponding part. The EM generator feeds the EM wave into the guide structure (the input to the horn) and then directs it to the transition area. The transition region is a matched transformer that matches the impedance of the wire to 377 ohm (free space impedance). EM波は遷移領域から自由空間へ脱出する, アンテナ放射線を引き起こす. 既存のアンテナタイプのリストは、ここで要約するには大きすぎますが, それらのいくつかを選択し、それらの商業および軍事アプリケーションに基づいて議論されます.

高周波マイクロ波アンテナ基礎

アンテナ資格パラメータ（AQP）

アンテナは空間および回路パラメータによって定量的に記述できる。aqpはアンテナの放射特性とインピーダンス特性をそれぞれ定義し，以下のように列挙した。

1アンテナ利得、指向性、指向性

アンテナ温度、T

放射線抵抗

ハーフパワービーム幅、帯域幅3 dB

方向、観察方向または走査角

（6）側頭葉レベル（sll）特性，ピークsll（psll），平均sll（asll）など。

交差偏波（X‐POL）特性

8. Axial Ratio (AR)

G measures the directionality of the antenna pattern with reference to the isotropic antenna (G = 1), so DBI (for isotropic I) can be measured. それは、導体の様々な損失を考慮に入れる点でDとは異なる, space (radiation) and conductors (dielectric or air) and is not included in the directional gain D. だからGは常にD未満です. BW 3 dBは、放射線図の主ビームの最大値またはピーク値から2 dBの間の角距離である. The line of sight direction defines the direction in which the main beam of the antenna pattern points when the array is scanned mechanically (using a servomotor) or electronically (by digitally applying a phase shift to the array elements). 理想的な高周波マイクロ波アンテナはサイドローブを持たない. しかし, アンテナ接地面の有限特性のために, 順方向と逆方向に流れる電流間の位相長と相殺干渉により, アンテナ開口部で伝搬する電流は、有限のエッジから反射される, サイドローブの形成に終わる. サイドローブエンベロープはPSLL, ASLL and root-mean-square (RMS) SLL with reference to ML measurements. The cross-polarization (X-Pol) level defines the radiation intensity level in a plane that is orthogonal to the desired polarization plane; Therefore, 水平偏波アンテナ用, 垂直偏波. 偏光面は電場ベクトルを含む平面を定義する. ARはアンテナの分極を定量化する. 偏光は楕円形である, 円形の1・1・1・5・・・0 dB・1・1・・・直・1・1・5・・・.

高頻度の分類 マイクロ波Antenna

これは、有線アンテナ、進行波アンテナ、反射アンテナ、マイクロストリップアンテナ、対数周期アンテナ、開口アンテナ、および近接場通信（NFC）アンテナやフラクタルアンテナなどの他のアンテナが含まれています。タイプによっては、単一のアンテナ素子の利得は、0 dBi（単極）から10－12 dBi（例えば、テーパスロットアンテナおよびヘリカルアンテナ）に及ぶことができる。カテゴリは、パワーハンドリング、G、SLL、サイズ、重量、ボリュームなどの仕様に基づいて特定のアプリケーションのために選択することができます。例えば、天体電波望遠鏡アンテナは、非常に高い利得および高電力処理能力を必要とし、異なる、しばしば厳しい位相および環境条件にさらされた広い領域上のオープンな設置を必要とする。これらの要件は通常反射アンテナアレイで満たされる。限られた不動産で高原のために設計されて、Hap - Hap 2マイクロストリップ・アンテナは、ファイター・ジェット、重さで軽くて、サイズでコンパクトで、自然に適合するために役に立ちます。進行波アンテナと対数周期アンテナは，超広帯域，高電力処理用途に有用である。

フラクタルアンテナは、携帯電話の内部に埋め込まれたアンテナ構造を実現するために使用することができる。平面反転折り畳みアンテナ（pifa）は，ウェアラブル共形アンテナ応用のための良い構造である。アンテナアレイは、より高い距離にわたる検出のためにより高い利得が必要とされるレーダ、および指向性ビームが必要とされるレーダなどの用途に使用することができる。

マイクロ波高周波アンテナアレーは三つの広いカテゴリーに分けることができる。

Linear antenna array (LAA), 一次元アンテナ素子クラスタから成る. A planar antenna array (PAA), アンテナ素子の二次元クラスタから成る. A conformal antenna array (CAA) consists of a conformal array of one - or two-dimensional antenna element clusters arranged on a surface. Samaiyarは マイクロ波高周波 5で同時送受信を実施するアンテナアレイ.ISMバンドにおける8 GHz. ディープ・キャニオン, etc.